JP4726404B2

JP4726404B2 - 低温空調用吹出口

Info

Publication number: JP4726404B2
Application number: JP2003185852A
Authority: JP
Inventors: 武司上野; 拓也重松; 健太南部
Original assignee: 協立エアテック株式会社
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2023-06-27
Also published as: JP2005016905A; CN1576743A; CN1333216C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多角錐台状に拡がった形状の拡径部を有する複数のコーン部材を同軸上に多層配置した構造を備えた低温空調用吹出口に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建築物の室内の冷暖房を行う空調設備は、一般に、空調機で所定温度に調整された調和空気を目的地点まで送給するため建築物の天井裏に配設された空調用ダクトと、この空調用ダクトを経由して送給される調和空気を室内に向かって吹き出すため天井面や側壁に配置された空調用吹出口とを備えている。
【０００３】
このような空調用吹出口の一つとして、図７に示すように、吹出開口部９１を室内側に向けた状態で天井面９２に配置されるアネモスタット型の空調用吹出口９０が知られている。
【０００４】
この空調用吹出口９０は、多角錐台状に拡がった形状の拡径部を有し、互いに大きさの異なる複数のコーン部材９３，９４，９５を同軸上に多層配置した構造を備え、空調用ダクト（図示せず）を経由してコーン部材９３，９４，９５の上端部分に供給される調和空気を複数のコーン部材９３．９４，９５の間に形成された複数の気体流路９６，９７を通して室内に向かって拡散状に吹き出す機能を備えている。
【０００５】
このような空調用吹出口９０においては、室内から吹出開口部９１を見上げたときに吹出口内部が見えるのを避けるため、最も内側に配置されたコーン部材９３の内周側に遮蔽板９８が取り付けられている。このため、冷房運転時においては、気体流路９６，９７を通過して吹き出される調和空気８０によって誘引された高温多湿の室内空気８１が、調和空気８０で冷やされて低温状態にあるコーン部材９３の内周面９３ａに接触することによって結露９９が発生している。
【０００６】
近年、冷房運転時における空調機の消費エネルギー削減およびダクトのサイズダウンを図ることのできる低温空調方式の採用が増加しているが、この低温空調方式では、従来の空調方式における調和空気よりも低温に調整された調和空気が空調用吹出口に供給される結果、コーン部材の温度も低下するため、前述した結露の発生は増大する傾向にある。
【０００７】
そこで、このような結露の発生を防止するため、空調用吹出口９０におけるコーン部材９３の内側に相当する部分に、調和空気が通過可能な多孔板を配置したものが開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
実開平７−１２８４６号公報（第２−４頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載された結露防止型吹出口の場合、当該吹出口から吹き出す調和空気によって誘引された室内空気が最も内側のコーン部材に接触するのを抑制することができるため、結露発生は減少する。しかしながら、多孔板を通過した調和空気は垂直下方に向かって吹き出す傾向が大であるため、室内に居る人間がドラフトを感じるおそれがある。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、低温空調方式においても結露が発生せず、調和空気の拡散機能が高く、優れた空調機能を発揮する低温空調用吹出口を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の低温空調用吹出口は、多角筒形状の基端部と、この基端部と連通する多角錐台状に拡がった拡径部とからなるコーン部材を同軸上に複数配置して前記コーン部材で挟まれ且つ軸方向に直行通過不能な複数の気体流路を形成した低温空調用吹出口において、複数の前記コーン部材の基端部を水平方向に等間隔に配置し、複数の前記気体流路の拡径部における最小開口面積部分はコーン部材の先端部と、その外側に位置するコーン部材の拡径部斜面部分とで構成され、最も内側に配置されたコーン部材の拡径部で囲まれた領域内の基端部に対向する位置に当該基端部の開口面積より広い軸方向投影面を有する気流拡散部材を配置し、最も内側に配置されたコーン部材の基端部の開口面積に対する当該コーン部材の拡径部と気流拡散部材との間の最小隙間面積の比率を、複数の気体流路の基端部における開口面積に対する気体流路の拡径部における最小開口面積の比率の平均値の０．５倍〜３．０倍とすることにより、最も内側に配置された前記コーン部材の拡径部と気流拡散板との隙間から吹き出す調和空気の吹出速度と、その他の前記コーン部材の間に形成された気体流路から吹き出す調和空気の吹出速度とを近い値としたことを特徴とする。
【００１２】
このような構成とすることにより、最も内側に位置するコーン部材（以下、「中央コーン部材」と呼ぶ。）の基端部から拡径部に向かって吹き出される調和空気は、当該基端部と対向する位置に配置された気流拡散部材に当接することによって当該拡径部の内周面方向へ導かれ、この内周面に沿って拡がりながら吹き出される。したがって、調和空気の拡散機能が高まるとともに、他のコーン部材の間に形成された気体流路から吹き出す調和空気によって誘引される室内空気が中央コーン部材の内周面に接触することがなくなる結果、低温空調方式においても結露が発生しなくなり、優れた空調機能を発揮する。
【００１３】
また、最も内側に配置されたコーン部材の基端部の開口面積に対する中央コーン部材の拡径部と気流拡散部材との間の最小隙間面積の比率を、複数の気体流路の基端部における開口面積に対する気体流路の拡径部における最小開口面積の比率の平均値の０．５倍〜３．０倍としたことにより、中央コーン部材の拡径部と気流拡散板との隙間から吹き出す調和空気の吹出速度と、その他のコーン部材の間に形成された気体流路から吹き出す調和空気の吹出風速とが比較的近い値となり、互いにバランスのとれた状態となるため、中央コーン部材の内周面における結露防止作用は最も優れたものとなる。以下、その理由について説明する。
【００１４】
各コーン部材の基端部は多角筒形状となっているため、上方から流れてくる調和空気は、そのまま各気体流路の基端部開口に流れ込むこととなり、各コーン部材の基端部の上方から平均的に調和空気が流れてくるとすると、各気体流路の風量は、それぞれの基端部における開口面積にほぼ比例する。すなわち、気体流路の基端部の開口面積が大きいほど大量の調和空気が流れ込む。
【００１５】
ここで、中央コーン部材の基端部の開口面積に対する中央コーン部材の拡径部と気流拡散部材との間の最小隙間面積の比率を「中央気流絞り率」と定義し、その他のコーン部材の間に形成された気体流路の基端部における開口面積に対する気体流路の拡径部における最小開口面積の比率を「主気流絞り率」と定義すると、これらの中央気流絞り率および主気流絞り率は、近似的に各気体流路から吹き出される調和空気の吹出風速に反比例する。すなわち、これらの絞り率の値が小さくなるほど、前記最小隙間および前記気体流路から吹き出す調和空気流の風速は増大する。
【００１６】
そこで、中央コーン部材の拡径部と気流拡散板との間の最小隙間面積を小さく設定することにより、中央気流絞り率を、各気体流路における主気流絞り率の平均値の０．５倍より小さくしたところ、前記最小隙間からの吹出気流（中央気流）の風速が過大となり、その他のコーン部材の間の気体流路からの吹出気流（主気流）によって誘引される室内空気流を中央気流が突き破ってしまうようになった。そして、室内空気流が主気流に誘引されなくなり、主気流との間で剥離、渦流が生じることとなり、この渦流が、高温多湿の室内空気を中央コーン部材の内周面へ運び込んで結露を生じさせることが分かった。
【００１７】
一方、中央コーン部材の拡径部と気流拡散板との間の最小隙間面積を大きく設定することにより、中央気流絞り率を、各気体流路における主気流絞り率の平均値の３倍より大きくすると、前記最小隙間からの吹出気流（中央気流）の風速が過小となり、その他のコーン部材の間の気体流路からの吹出気流（主気流）によって誘引される室内気流が強まるため、前記最小隙間から吹き出す弱い気流では中央コーン部材の内周面をシールドできなくなった。このため、主気流で誘引された高温多湿の室内空気が中央コーン部材の下端部分に接触してしまい、結露が生じることが分かった。
【００１８】
したがって、中央気流絞り率（中央コーン部材の基端部の開口面積に対する中央コーン部材の拡径部と気流拡散部材との間の最小隙間面積の比率）は、複数の主気流絞り率（気体流路の基端部における開口面積に対する気体流路の拡径部における最小開口面積の比率）の平均値の０．５倍〜３．０倍が好適範囲であることが判明した。
【００１９】
ここで、前記気流拡散部材は、中央コーン部材の基端部に対向するとともに軸方向と直交する平面部を有するものであることが望ましい。このような気流拡散部材を配置することにより、中央コーンの基端部の開口から軸方向に吹き出される調和空気流は、当該軸方向と直交する平面部に当接することよって中央コーン部材の拡径部内周面方向へ均等に拡散することとなるため、優れた結露防止効果が得られる。
【００２０】
また、中央コーン部材の拡径部の最大開口面に気流拡散部材の一部が位置するように当該気流拡散部材を配置することが望ましい。このような構成とすることにより、気流拡散部材は、中央コーン部材の拡径部の先端周縁部と略同じ高さに位置することとなるため、中央コーン部材の基端部から吹き出す調和空気は前記先端周縁部に向かって拡散され当該先端周縁部を確実にシールドするので、優れた結露防止効果が得られる。
【００２１】
一方、前記気流拡散部材の少なくとも一部に断熱部を設ければ、中央コーン部材の基端部から吹き出す調和空気によって気流拡散部材全体が温度低下するのを回避することができるため、気流拡散部材に結露が生じるのを防止することができる。この場合、断熱部を設ける位置としては、例えば、基端部から吹き出す調和空気が直に当接する部分である、当該基端部に対向する部分が望ましい。この部分に断熱部を設ければ、基端部から吹き出す調和空気による気流拡散部材全体の温度低下を有効に防止することができる。
【００２２】
また、前記気流拡散部材を平板形状とすれば、気流拡散部材全体が、当該低温空調用吹出口が設置される建物の天井面と平行をなすこととなるため、前述した調和空気の拡散機能に加え、美観性も向上するほか、製作が容易となって、寸法精度も高まる。また、複数のコーン部材の間に形成された気体流路から吹き出す調和空気流によって誘引される室内空気流を、天井面に沿った方向へスムーズに誘導することが可能となり、空調機能がさらに向上する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態である低温空調用吹出口を示す側面図、図２は図１に示す低温空調用吹出口の底面図、図３は図２のＡ−Ａ線における一部省略断面図、図４は図３に示す一部省略断面図における気流の流れを示す説明図である。
図５，図６はその他の吹出口を示す垂直断面図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の低温空調用吹出口１は、下面開口部２を建物の天井面３に略一致させた状態で天井裏に配置されるものである。低温空調用吹出口１の上部は箱体形状のチャンバ４の下面開口部に連結され、チャンバ４の上面には空調機（図示せず）から空調用ダクト（図示せず）を経由して送給される調和空気を導入するためのダクト接続口５が設けられている。
【００２５】
図２，図３に示すように、低温空調用吹出口１においては、四角筒形状の基端部７ａ，８ａ，９ａと、これらの基端部７ａ，８ａ，９ａと連通する四角錐台状に拡がった拡径部７ｂ，８ｂ，９ｂとからなる複数のコーン部材７，８，９を同軸上に配置することによってコーン部材７，８，９で挟まれ且つ軸方向Ｃに直行通過不能な複数の気体流路１０，１１が形成されている。また、最も内側に配置された中央コーン部材７の拡径部７ｂで囲まれた領域内の基端部７ａに対向する位置に基端部７ａの開口面積７ｓより広い軸方向Ｃの投影面を有する気流拡散部材１２を配置している。気流拡散部材１２は、最も内側に位置するコーン部材７（以下、「中央コーン部材７」と呼ぶ。）の基端部７ａから垂下された複数の線材１３によって吊り下げ保持されている。
【００２６】
そして、本実施形態においては、中央コーン部材７の基端部７ａの開口面積７ｓに対する中央コーン部材７の拡径部７ｂと気流拡散部材１２との間の最小隙間面積７ｔの比率を中央気流絞り率Ｐとし、複数の気体流路１０，１１の基端部８ａ，９ａにおける開口面積１０ｓ，１１ｓに対する気体流路１０，１１の拡径部７ｂ，８ｂ，９ｂにおける最小開口面積１０ｔ，１１ｔの比率を主気流絞り率Ｑとしたとき、中央気流絞り率Ｐを主気流絞り率Ｑの平均値の２倍としている。
【００２７】
このような構成とすることにより、図４に示すように、中央コーン部材７の基端部７ａの開口から拡径部７ｂに向かって吹き出される調和空気１４は、基端部７ａと対向する位置に配置された気流拡散部材１２に当接することによって拡径部７ｂの内周面方向へ導かれ、この内周面に沿って拡がりながら吹き出される。したがって、調和空気１４の拡散機能が高まるとともに、コーン部材７，８，９の間に形成された気体流路１０，１１から吹き出す調和空気１５，１６によって誘引される室内空気流１７が中央コーン部材７の内周面に接触することがなくなる。この結果、低温空調方式においても中央コーン部材７に結露が発生しなくなり、優れた空調機能を発揮する。
【００２８】
また、複数の気体流路１０，１１はいずれも軸方向Ｃに直行通過不能な形状であり、中央コーン部材７の拡径部７ｂに囲まれた領域内の基端部７ｂに対向する位置には基端部７ａの開口面積７ｓより広い軸方向Ｃの投影面を有する気流拡散部材１２が配置されているため、室内から下面開口部２を見上げたときに、低温空調用吹出口１の内部が見えることもなく、美観性に優れている。
【００２９】
また、前述したように、中央気流絞り率Ｐを主気流絞り率Ｑの平均値の２倍としているため、中央コーン部材７の拡径部７ｂと気流拡散板１２との隙間から吹き出す調和空気１４の吹出速度と、コーン部材７，８，９の間に形成された気体流路１０，１１から吹き出す調和空気１５，１６の吹出速度とが比較的近い値となり、互いにバランスのとれた状態となるため、中央コーン部材７の内周面において結露が発生することがない。
【００３０】
一方、図５に示す空調用吹出口２１においては、気流拡散板１２より面積の広い気流拡散板２２を配置し、中央コーン部材７の拡径部７ｂと気流拡散板２２との間の最小隙間面積７１ｔを、図３，図４に示す最小隙間面積７ｔよりも小さく設定することにより、中央気流絞り率Ｐを、各気体流路１０，１１における主気流絞り率Ｑの平均値の０．５倍より小さくした。
【００３１】
このような構成とすることにより、最小隙間７１からの吹出気流２４の風速が過大となり、気体流路１０，１１からの吹出気流２５，２６によって誘引される室内空気流２７を吹出気流２４が突き破ることとなった。この結果、室内空気流２７が吹出気流２５，２６に誘引されなくなり、吹出気流２４と吹出気流２５，２６との間で剥離して渦流２８が生じるようになり、この渦流２８が、高温多湿の室内空気を中央コーン部材７の内周面へ運び込んで結露２９が生じた。
【００３２】
また、図６に示す空調用吹出口３１においては、気流拡散板１２よりも面積の狭い気流拡散板３２を配置し、中央コーン部材７の拡径部７ｂと気流拡散板３２との間の最小隙間面積７２ｔを、図３，図４に示す最小隙間面積７ｔよりも大きく設定することにより、中央気流絞り率Ｐを、各気体流路１０，１１における主気流絞り率Ｑの平均値の３倍より大きくした。
【００３３】
このような構成とすることにより、最小隙間７２からの吹出気流３４の風速が過小となり、気体流路１０，１１からの吹出気流３５，３６によって誘引される室内空気流３７が強まるため、最小隙間７２から吹き出す弱い気流３４では中央コーン部材７の内周面をシールドできなくなった。このため、吹出気流３５，３６で誘引された高温多湿の室内空気が中央コーン部材７の下端部分に接触して、結露３９が生じた。
【００３４】
本実施形態の低温空調用吹出口１においては、気流拡散部材１２は、図３，図４で示したように、浅い四角皿状の補強部材１２ｂの上面に平板状をした合成樹脂製の断熱材１２ａを貼着して形成されている。断熱材１２ａの上面は中央コーン部材７の基端部に対向するとともに軸方向Ｃと直交する平面部をなしており、この断熱材１２ａが断熱部として機能する。
【００３５】
このような気流拡散部材１２を配置することにより、中央コーン部材７の基端部７ａの開口から軸方向Ｃに吹き出される調和空気流は、軸方向Ｃと直交する断熱材１２ａの平面部に当接することよって中央コーン部材７の拡径部７ｂの内周面方向へ均等に拡散することとなるため、前記内周面全体が調和空気流によってシールドされる結果、優れた結露防止効果が得られる。
【００３６】
また、中央コーン部材７の拡径部７ｂの最大開口面、すなわち拡径部７ｂの最下面に気流拡散部材１２の下面が位置するように気流拡散部材１２を配置しているため、中央コーン部材７の拡散部７ｂの最下面（最大開口面）から気流拡散部材１２が突出することがない。このため、搬送中あるいは取付作業中における気流拡散部材１２の損傷を回避することができ、美観性も良好である。また、補強部材１２ｂは、コーン部材７，８，９と同じ材質で形成され、同色の塗装が施されているため、下面開口部２は全体的に調和した外観を呈している。
【００３７】
さらに、気流拡散部材１２の、中央コーン部材７の基端部７ａに対向する部分に断熱材１２ａを配置しているため、基端部７ａの開口から吹き出す調和空気によって気流拡散部材１２全体が冷やされることがなく、気流拡散部材１２に結露が生じるのを防止することができる。
【００３８】
また、気流拡散部材１２が平板形状であるため、気流拡散部材１２全体が、低温空調用吹出口１が設置される建物の天井面３と平行をなしている。このため、優れた調和空気の拡散機能を発揮するだけでなく、美観性も良好であり、製作が容易であり、高い寸法精度が得られる。また、複数のコーン部材７，８，９の間に形成された気体流路１０，１１から吹き出す調和空気流によって誘引される室内空気流を、天井面３に沿った方向へスムーズに誘導可能であるため、優れた空調機能が得られる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明により、以下に示す効果を奏する。
【００４０】
（１）多角筒形状の基端部と、この基端部と連通する多角錐台状に拡がった拡径部とからなるコーン部材を同軸上に複数配置してコーン部材で挟まれ且つ軸方向に直行通過不能な複数の気体流路を形成した低温空調用吹出口において、複数の前記コーン部材の基端部を水平方向に等間隔に配置し、複数の前記気体流路の拡径部における最小開口面積部分はコーン部材の先端部と、その外側に位置するコーン部材の拡径部斜面部分とで構成され、中央コーン部材の拡径部で囲まれた領域内の基端部に対向する位置に当該基端部の開口面積より広い軸方向投影面を有する気流拡散部材を配置し、中央コーン部材の基端部の開口面積に対する中央コーン部材の拡径部と気流拡散部材との間の最小隙間面積の比率を、複数の気体流路の基端部における開口面積に対する気体流路の拡径部における最小開口面積の比率の平均値の０．５倍〜３．０倍とし、中央コーン部材の拡径部と気流拡散板との隙間から吹き出す調和空気の吹出速度と、その他のコーン部材の間に形成された気体流路から吹き出す調和空気の吹出速度とを近い値としたことにより、低温空調方式においても結露が発生しなくなり、調和空気の拡散機能が高まり、優れた空調機能を発揮する。
【００４１】
（２）前記気流拡散部材として、中央コーン部材の基端部に対向するとともに軸方向と直交する平面部を有するものを配置することにより、中央コーンの基端部の開口から軸方向に吹き出される調和空気流は、当該軸方向と直交する平面部に当接することによって中央コーン部材の拡径部内周面方向へ均等に拡散することとなるため、優れた結露防止効果が得られる。
【００４２】
（３）中央コーン部材の拡径部の最大開口面に気流拡散部材の一部が位置するように当該気流拡散部材を配置することにより、中央コーン部材の拡径部の先端周縁部と略同じ高さに気流拡散部材位置することとなるため、中央コーン部材の基端部から吹き出す調和空気は前記先端周縁部に向かって拡散され当該先端周縁部を確実にシールドするので、優れた結露防止効果が得られる。
【００４３】
（４）気流拡散部材の少なくとも一部に断熱部を設ければ、当該基端部の開口から吹き出す調和空気による気流拡散部材全体の温度低下を回避し、気流拡散部材に結露が生じるのを防止することができる。
【００４４】
（５）前記気流拡散部材を平板形状とすれば、気流拡散部材全体が、当該低温空調用吹出口が設置される建物の天井面と平行をなすこととなるため、前述した調和空気の拡散機能に加え、美観性も向上するほか、製作が容易となって、寸法精度も高まり、空調機能がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である低温空調用吹出口を示す側面図である。
【図２】図１に示す低温空調用吹出口の底面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線における一部省略断面図である。
【図４】図３に示す一部省略断面図における気流の流れを示す説明図である。
【図５】その他の空調用吹出口を示す垂直断面図である。
【図６】その他の空調用吹出口を示す垂直断面図である。
【図７】従来の空調用吹出口を示す垂直断面図である。
【符号の説明】
１低温空調用吹出口
２下面開口部
３天井面３
４チャンバ
５ダクト接続口
７，８，９コーン部材
７ａ，８ａ，９ａ基端部
７ｂ，８ｂ，９ｂ拡径部
７ｓ，１０ｓ，１１ｓ開口面積
７ｔ，７１ｔ，７２ｔ最小隙間面積
１０ｔ，１１ｔ最小開口面積
１２，２２，３２気流拡散部材
１２ａ断熱材
１２ｂ補強部材
１３線材
１４，１５，１６，２４，２５，２６，３４，３５，３６吹出気流
１７，２７，３７室内空気流
２１，３１空調用吹出口
２８渦流
２９，３９結露
７１，７２最小隙間
Ｐ中央気流絞り率
Ｑ主気流絞り率
Ｃ軸方向

Claims

多角筒形状の基端部と、前記基端部と連通する多角錐台状に拡がった拡径部とからなるコーン部材を同軸上に複数配置して前記コーン部材で囲まれ且つ軸方向に直行通過不能な複数の気体流路を形成した低温空調用吹出口において、
複数の前記コーン部材の基端部を水平方向に等間隔に配置し、
複数の前記気体流路の拡径部における最小開口面積部分はコーン部材の先端部と、その外側に位置するコーン部材の拡径部斜面部分とで構成され、
最も内側に配置された前記コーン部材の拡径部で囲まれた領域内の前記基端部に対向する位置に前記基端部の開口面積より広い軸方向投影面を有する気流拡散部材を配置し、
最も内側に配置された前記コーン部材の基端部の開口面積に対する当該コーン部材の拡径部と前記気流拡散部材との間の最小隙間面積の比率を、
複数の前記気体流路の基端部における開口面積に対する前記気体流路の拡径部における最小開口面積の比率の平均値の０．５倍〜３．０倍とすることにより、最も内側に配置された前記コーン部材の拡径部と気流拡散板との隙間から吹き出す調和空気の吹出速度と、その他の前記コーン部材の間に形成された気体流路から吹き出す調和空気の吹出速度とを近い値としたことを特徴とする低温空調用吹出口。
前記気流拡散部材が、最も内側に配置された前記コーン部材の基端部に対向するとともに軸方向と直交する平面部を有するものである請求項１記載の低温空調用吹出口。
最も内側に配置された前記コーン部材の拡径部の最大開口面に前記気流拡散部材の一部が位置するように前記気流拡散部材を配置した請求項１または２記載の低温空調用吹出口。
前記気流拡散部材の少なくとも一部に断熱部を設けた請求項１〜３のいずれかに記載の低温空調用吹出口。
前記気流拡散部材が平板形状である請求項１〜４のいずれかに記載の低温空調用吹出口。